(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）ＳｉＣの化学気相堆積により形成された外表面部分を有する半導体加工用部品を提供する工程と、
（ｂ）前記外表面部分の少なくとも０．２５μｍの厚みを除去する工程と、
（ｃ）前記外表面部分上に重畳されたゲッター層を形成し、そして前記部品に熱処理を行って前記外表面部分の表面から不純物を前記ゲッター層中に拡散させることにより、前記スキン不純物レベルが前記バルク不純物レベルの８０％以下になるようにする工程と、
を含む、半導体加工用部品の裸出方法、
ここで、前記外表面部分は、スキン不純物レベルとバルク不純物レベルとを有し、前記スキン不純物レベルは、前記外表面部分中０ｎｍ〜１００ｎｍの深さの平均不純物レベルであり、前記バルク不純物レベルは、前記外表面部分中３．０ミクロン以上の深さで測定され、
前記ゲッター層は、前記外表面部分の酸化により形成された酸化ケイ素を含み、かつ
前記スキン不純物レベルおよび前記バルク不純物レベルは、Ｆｅ濃度に基づく。
【請求項２】
前記熱処理がハロゲン化物ガスの存在下で行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記スキン不純物レベルが前記バルク不純物レベルの６０％以下である、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記スキン不純物レベルが１００ｐｐｂ原子以下のＦｅである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記外表面部分がすべてＣＶＤ−ＳｉＣで形成される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記ＣＶＤ−ＳｉＣが、ＳｉＣを含む基板上に堆積される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記基板が、元素のシリコンで含浸されたＳｉＣを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ＣＶＤ−ＳｉＣ層が、約１０〜約１０００μｍの範囲内の厚さを有する、請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
前記部品が自立性ＣＶＤ−ＳｉＣ部品である、請求項５〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記半導体加工用部品が、半導体ウェーハパドル、プロセスチューブ、ウェーハボート、ライナー、ペデスタル、ロングボート、カンチレバーロッド、ウェーハキャリヤー、プロセスチャンバー、ダミーウェーハ、ウェーハサセプター、フォーカスリング、サスペンションリングからなる群に属する部品を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記部品がウェーハボートである、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、半導体製造環境で使用するための半導体加工用部品の処理方法さらにはそれにより形成された半導体加工用部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体加工技術分野では、典型的には、種々のウェーハ加工技術により集積回路デバイスが形成される。この場合、種々のステーションまたはツールを介して半導体（主にシリコン）ウェーハが加工される。加工操作としては、たとえば、高温拡散、熱処理、イオン注入、アニール、フォトリソグラフィー、ポリシング、堆積などが挙げられる。新しい世代の半導体デバイスが開発されているので、そのような加工操作時により良好な純度レベルを達成するという要求が当業界に継続して存在する。それに加えて、より大きい半導体ウェーハに移行することへの原動力が継続して存在する。優れた純度レベルおよびより大きいウェーハに対する要望は、次世代の加工にさらに集積化の問題を引き起こす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
次世代の純度の問題さらにはより大きいサイズの半導体ウェーハに関連した取扱いの問題に対処すべく当業界で改良がなされているにもかかわらず、半導体加工用部品、そのような部品の形成方法、および半導体ウェーハの加工方法をさらに改良する必要性が当技術分野で継続して存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一実施形態によれば、半導体加工用部品は、炭化ケイ素を含有する外表面部分を有する部品を含み、外表面部分は、スキン不純物レベルとバルク不純物レベルとを有する。スキン不純物レベルは、外表面部分中０ｎｍ（外表面）〜１００ｎｍの深さの平均不純物レベルであり、バルク不純物レベルは、外表面部分中３．０ミクロン以上の深さで測定され、かつスキン不純物レベルは、バルク不純物レベルの８０％以下である。
【０００５】
他の実施形態によれば、半導体加工用部品の裸出方法は、ＳｉＣの化学気相堆積により形成された外表面部分を有する半導体加工用部品を提供する工程と、外表面部分の対象部分を除去する工程と、を含む。外表面部分は、スキン不純物レベルとバルク不純物レベルとを有する。ただし、スキン不純物レベルは、外表面部分中０ｎｍ（外表面）〜１００ｎｍの深さの平均不純物レベルであり、かつバルク不純物レベルは、外表面部分中３．０ミクロン以上の深さで測定される。さらに、部品に熱処理を行って外表面部分の表面から不純物を拡散させることにより、スキン不純物レベルがバルク不純物レベルの８０％以下になるようにする。
【０００６】
当業者であれば、添付の図面を参照することにより、本発明をより良好に理解しかつその多くの特徴および利点を明らかにすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態すなわちウェーハボートまたはウェーハキャリヤーを示している。
【図２】２つの異なる市販の堆積装置で形成されたＣＶＤ−ＳｉＣ膜の不純物深さプロファイルを示している。
【図３】２つの異なる市販の堆積装置で形成されたＣＶＤ−ＳｉＣ膜の不純物深さプロファイルを示している。
【図４】より高い汚染物質レベルで反応ガスを利用して形成されたＣＶＤ−ＳｉＣの不純物深さプロファイルを示している。
【図５】初期クリーニング工程の前後のＣＶＤ−ＳｉＣ層の不純物深さプロファイルを示している。
【図６】比較的低純度のＣＶＤ−ＳｉＣ層を有する他のサンプルの２回のクリーニングサイクルから得られた深さプロファイルを示している。
【図７】比較的低純度のＣＶＤ−ＳｉＣ層を有するサンプルの２回のクリーニングサイクル後および４回のクリーニングサイクル後の表面Ｆｅ濃度を比較した深さプロファイルを示している。
【図８】Ｆｅ富化表面層を完全除去した後の比較的低純度のＣＶＤ−ＳｉＣ層の深さプロファイルを示している。
【図９】３つの状態、すなわち、堆積されたままの状態、６回のクリーニングサイクルに付された後の状態、および実施形態に従って後続の熱処理により裸出スキン部分を形成した後の状態で、ＣＶＤ−ＳｉＣ層の純度レベルを比較している。
【図１０】２つの状態、すなわち、堆積されたままの状態および実施形態に従って後続の熱処理により裸出スキン部分を形成した後の状態で、ＣＶＤ−ＳｉＣ層の純度レベルを比較している。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
異なる図面中で同一の参照記号が用いられている場合、類似もしくは同一の物品を意味する。
【０００９】
本発明の態様によれば、半導体加工用部品および半導体加工用部品の処理方法が提供される。半導体加工用部品は、一般的には、制御された不純物含有率を有する外表面部分を含んで少なくとも部分的にＳｉＣで形成される。外表面部分は、典型的には、化学気相堆積（ＣＶＤ）により形成され、かつバルク不純物レベルの８０％以下のスキン不純物レベルを有する。外表面部分は、以下でより詳細に説明される自立性ＣＶＤ−ＳｉＣ部品の場合のように、ＣＶＤにより形成された識別可能なＳｉＣ層としてまたは主にＣＶＤにより形成されたＳｉＣ部品の外側厚さ部分として画定可能である。
【００１０】
米国特許第６，０９３，６４４号明細書には、酸化工程に続いて酸化物層除去を行うプロセスが開示されている。しかしながら、そこに開示された技術は、特定の汚染の問題に適切に対処しておらず、しかも部品の重要部分に沿った不純物レベルではなく部品の全体的不純物レベルに重点をおいているように思われる。さらに、この技術は、機械加工後の状態の部品に対して機械加工前の純度レベルを回復することに限定されるように思われる。
【００１１】
高純度加工用部品分野でのさらなる成果として、汚染源と部品の外表面部分を貫通する不純物プロファイルの特徴付けとをより厳密に研究することにより得られたプロセスフローが開発されている。そのようなプロセスフローの１つは、２００４年４月１４日出願の米国特許出願第１０／８２４，３２９号明細書に記載されている。
【００１２】
一態様によれば、本発明者らは、堆積されたままの状態のＣＶＤ−ＳｉＣが、その外表面に、典型的には、部品の外側深さの最初の０．５μｍ以内に、たとえば、最初の０．２５μｍ以内または最初の０．１０μｍ以内に、不純物レベルのスパイクを有することに気付いた。一方、これとは対照的に、外表面部分のバルクを貫通する不純物レベルは、比較的低レベルで安定しており、多くの場合、部品の外表面自体での不純物レベルよりも１桁、２桁、さらには３桁低い。バルク不純物レベルは、一般的には、深さの関数として一定もしくは名目の不純物レベルを表す不純物レベルである。これについては、本明細書の以下でさらに説明する。不純物レベルは、一般的には、外表面と外表面部分のバルク部分との間のＣｒ、Ｆｅ、およびＮｉの濃度の１つに基づく。一実施形態によれば、不純物レベルは、１つのＦｅだけに基づく。これに関して、本明細書中では実施形態に従ってＦｅを測定するが、ＣｒおよびＮｉの濃度も、同一の濃度傾向に従いうる。ただし、その場合、より低い濃度レベルである。
【００１３】
これに関連して、本発明の一実施形態によれば、ＳｉＣの化学気相堆積により形成された外表面部分を有する半導体加工用部品を提供し、そして外表面部分の対象部分を除去することから加工を開始し、その結果として、外表面部分のスキン不純物レベルを外表面部分のバルク不純物レベルの約１０倍以下にする。バルクと表面との間の不純物レベルは、一般的には、最大１０倍差が望ましいが、さらなる実施形態は、バルク不純物レベルの約５倍以下たとえば約２倍以下の表面不純物レベルを有する。実際に、特定の実施形態は、バルク不純物レベル以下の表面不純物レベルを有する。次に、典型的には、加工を継続してさらなる不純物減少を行い、以下でより詳細に説明される外表面部分のスキン部分に沿った不純物裸出ゾーンを形成する。
【００１４】
本明細書中の実施形態に係る半導体加工用部品は、さまざまな加工操作に対して種々の幾何学的構成の１つから選択可能であり、たとえば、１５０ｍｍ、２００ｍｍ、またはより新しい世代の３００ｍｍのウェーハであるかを問わず、種々のサイズのウェーハを収容するように構成可能である。特定の加工用部品としては、半導体ウェーハパドル、プロセスチューブ、ウェーハボート、ライナー、ペデスタル、ロングボート、カンチレバーロッド、ウェーハキャリヤー、縦型プロセスチャンバー、さらにはダミーウェーハが挙げられる。以上のうち、半導体加工用部品のいくつかは、半導体ウェーハに直接接触しかつそれを受容するように構成されたもの、たとえば、横型または縦型のウェーハボート、ロングボート、およびウェーハサセプターでありうる。それに加えて、加工用部品は、枚葉式ウェーハ加工用として構成可能であり、さらにチャンバー、フォーカスリング、サスペンションリング、サセプター、ペデスタルなどに使用可能である。
【００１５】
半導体加工用部品は、種々の技術により製造可能である。たとえば、一実施形態によれば、加工用部品は、一般的にはＣＶＤによりＳｉＣ層で被覆された基板を提供することにより形成される。ＣＶＤ−ＳｉＣ層は、下に位置するシリコンのオートドーピングを低減させたり、さらには半導体ウェーハ加工時に汚染を引き起こす可能性がある、基板のバルクから部品の外表面への不純物の移行を防止したりするのに、有利に機能しうる。基板は、典型的には、機械的支持および構造完全性を提供するように機能し、再結晶ＳｉＣなどの種々の材料でかつ種々の加工経路により形成可能である。一技術では、主にＳｉＣで構成された基板をスリップキャスティングによりまたは加圧により形成する。スリップキャスティングの場合、スリップキャストされた物体を乾燥させかつ熱処理し、場合により、続いて、含浸により多孔度を減少させる。有利には、含浸は、溶融シリコンを浸透させることにより実施可能である。他の特別な製造技術、たとえば、炭素プリフォームを炭化ケイ素コアに変換する変換プロセスを利用する技術または化学気相浸透などによる浸透の後でコアを除去するサブトラクティブプロセスによる技術を用いることも可能である。
【００１６】
他の選択肢として、半導体加工用部品は、炭化ケイ素のＣＶＤなどの、種々のプロセスの１つにより形成された炭化ケイ素単体で形成可能である。この特定のプロセス技術を用いれば、実質的に部品の全バルクまたは内側部分の全体にわたり比較的高純度の加工用部品の形成が可能である。
【００１７】
ウェーハ加工用部品の実施形態を図１に示す。図１に示されるウェーハボート１は、同一の曲率半径に沿ってそれぞれ延在する複数の溝１６を有する。各溝は、ウェーハボート本体の製造後に所望に応じて機械加工された個別の溝セグメント１８、２０、および２２を有する。たとえば、ウェーハボートは、以上に記載の技術の１つに従って、たとえば、溶融元素シリコンを炭化ケイ素コアに含浸させてからＣＶＤを行って堆積炭化ケイ素層を形成することにより、製造可能である。炭化ケイ素層の形成後、機械加工を行うことが可能である。特定的には、溝を形成することが可能であり、かつ機械加工操作により、たとえば、ダイヤモンド系機械加工工具を利用することにより、精密な寸法制御を行うことが可能である。注目すべき点として、図１は横型のウェーハボートを示しているが、当然のことながら、縦型のウェーハボートまたはウェーハキャリヤーを同様に利用することも可能であり、さらにはすでに述べたような他の半導体加工用部品を利用することも可能である。
【００１８】
加工用部品の形成後、加工用部品は、処理プロセスに付される。すなわち、ＣＶＤ−ＳｉＣで形成された部品の外側部分は、純度を改良するように操作され、特定的には、部品の外表面で終端しかつそれを画定するスキン部分の不純物が操作される。一実施形態では、外表面部分の対象部分を除去して、外表面部分のバルク不純物含有率の１０倍以下の不純物含有率を有する外表面を残存させる。
【００１９】
対象部分の除去は、いくつかの技術のいずれか１つにより実施可能である。一技術によれば、酸化−ストリッピングプロセスにより外表面部分を除去する。酸化時、純度をさらに改良するために部品をハロゲンガスなどの反応種に暴露することが可能である。反応種は、一般的には、既存の不純物と錯化または反応しかつ高温処理時に揮発するように機能する。酸化−ストリッピングはまた、外表面に沿って粒子数を減少させることが可能であり、半導体加工操作との関連で特に有益でありうる。
【００２０】
より詳細には、半導体加工用部品の酸化は、一般的には、堆積酸化物層とは対照的に、化学反応により酸化物層を形成して変換層を形成するように行われる。酸化処理によれば、酸化物層は、部品の対象部分すなわちＣＶＤ−ＳｉＣ材料の一部分を消費する。酸化物層は、酸化環境中で部品を酸化させることにより、たとえば、酸素含有環境中、高温で、たとえば、９５０〜約１３００℃の範囲内、より特定的には約１０００〜約１２５０℃の範囲内で、部品を酸化させることにより、形成可能である。酸化は、乾燥雰囲気中または湿潤雰囲気中で実施可能であり、かつ典型的には大気圧で行われる。湿潤雰囲気は、水蒸気を導入することにより生成可能であり、酸化速度を増大させるように機能する。酸化物層は、一般的には酸化ケイ素、典型的にはＳｉＯ２である。酸化ケイ素層は、自立性ＳｉＣまたはＣＶＤなどにより炭化ケイ素で被覆された基板の場合のように、部品の炭化ケイ素と直接接触した状態で存在可能である。
【００２１】
酸化物層は、物体本体に沿って酸化物層を形成することに加えて、残留炭化ケイ素微粒子から酸化ケイ素への変換を引き起こすことが可能である。微粒子変換の場合、酸化は、より後の段階での微粒子除去を可能にする。それに加えて、堆積プロセスではなく変換プロセスによる酸化物コーティングの形成は、酸化物層のストリッピングに伴う除去のために酸化物層内の金属不純物などの残留不純物を捕捉するのに役立つ。
【００２２】
酸化物層は、酸化物層を可溶化（溶解）しうる溶液に加工用部品を暴露することによりストリッピング可能である。一実施形態では、溶液は、フッ素を含有する酸である。典型的には、溶液のｐＨは、約３．５未満、最も典型的には約３．０未満であり、いくつかの実施形態は、約２．５未満のｐＨを有してより酸性である。他の選択肢として、溶液は、塩基性であってもよく、かつ高温（室温超であるがＨ２Ｏ沸点未満である）と組み合わせて層に暴露可能である。他の選択肢として、１０００℃超のような高温およびＨ２ガスを使用することも可能である。
【００２３】
酸化時、半導体加工用部品は、外表面部分の外表面に存在する汚染物質との反応生成物を形成するハロゲンガスなどの反応種に暴露可能である。一般的には、反応種への暴露および酸化は、両方同時に行われるが、他の選択肢として、これらの工程は、個別に実施可能である。これに関連して、同時という用語の使用は、暴露および酸化の工程を完全に同時進行的に行うことを必要とせず、もっと正確に言えば、工程は、互いに部分的に並行させることが可能である。
【００２４】
「ハロゲンガス」という用語は、典型的にはカチオンと組み合わせてガス形態で提供される任意のハロゲン族元素の使用を意味する。本発明の実施形態に従って利用可能な一般的なハロゲンガスの例としては、ＨＣｌおよびＣｌ２が挙げられる。他のガスとしては、たとえばフッ素を含有するものが挙げられる。典型的には、半導体加工用部品をハロゲンガスに暴露するときの高温は、ハロゲンガスと、半導体加工用部品の外表面部分に沿ってたとえば半導体加工用部品の露出した外表面に沿って含まれる不純物と、の反応を可能にするのに十分なものである。たとえば、高温は、約９５０℃〜約１３００℃の範囲内でありうる。さらに、ハロゲンガスの濃度は、さまざまに設定可能であり、全圧の約０．０１〜約１０％の範囲内で加熱環境（たとえば炉処理チャンバー）中に存在可能である。典型的には、分圧の下限は、若干高く、たとえば約０．０５％または約０．１０％である。以上ではハロゲンガスに焦点をあててきたが、予想される金属不純物との反応生成物を形成するように反応剤が選択され、かつ反応生成物が金属不純物自体の揮発性よりも高い揮発性を有するのであれば、他の反応性アニオン含有反応剤を利用することが可能である。
【００２５】
半導体加工用部品の外表面部分に沿ってハロゲンガスが反応する不純物は、典型的には、金属不純物である。金属不純物は、元素金属または金属合金の形態をとることが可能であり、たとえば、アルミニウム系、鉄系、またはクロム系でありうる。ＨＣｌなどのハロゲンガスの使用は、そのような金属不純物との反応生成物の形成を引き起こす。反応生成物は、典型的には、不純物よりも高い揮発性を有するので、高温への加工用部品の暴露時に反応生成物は揮発し、それにより加工用部品から除去される。
【００２６】
以上の開示では反応による特に酸化−ストリッピングによる部品の一部分の除去に焦点をあててきたが、対象部分を除去するための他の技術を利用することも可能である。たとえば、高温でエッチャント種を導入してエッチャント生成物を形成し、これを揮発させて全体的もしくは部分的に対象部分を除去することにより、対象部分をエッチング操作により反応させることが可能である。たとえば、エッチャント種は、揮発するＳｉＣｌｘエッチャント生成物を形成する塩素含有ガスでありうる。Ｃｌ含有ガスは、ＨＣｌ、Ｃｌ２などでありうる。場合によっては、エッチング操作の副生成物として炭素を残存させることが可能である。この炭素は、高温焼却処理により除去可能である。エッチングは、ときには、部品の表面上に残存するグラファイトの形態の炭素を記述する黒鉛化として参照されることに留意されたい。また、使用されるエッチャントは、外表面部分に沿って存在する不純物と錯化して、ＦｅＣｌ、ＴｉＣｌなどの揮発種を形成することが一般に望ましい。さらに、以上に記載したように、酸化および酸化物ストリッピングを利用して対象部分を除去する範囲内で、たとえば、以上ですでに詳述したようにハロゲンガスを導入することにより、汚染物質を反応させて反応生成物を形成することが可能である。
【００２７】
以上では１回のサイクルに焦点をあててきたが、酸化工程（場合によりハロゲンガス処理を併用して）などのプロセス工程は、反復可能であり、一般的には、対象部分の除去により所望の純度レベルを達成すべく数回反復される。
【００２８】
対象部分の除去前、部品を機械加工操作に付して、たとえば、部品の外側材料の１０〜１００ミクロンを除去することが可能である。堆積されたままの状態の不純物プロファイルは、一般的には、機械加工操作に基づく材料除去により変更されるが、それにもかかわらず、機械加工は、堆積されたままの状態のＣＶＤ  ＳｉＣで観測されるのと同様に、部品の外表面（すなわち、機械加工されたままの状態の表面）に不純物のスパイクを残す傾向がある。表面不純物レベルは、バルク不純物レベルに達する前に外表面部分中にたとえば１〜３ミクロン程度延在しうることが判明した。したがって、機械加工に付されたいくつかの実施形態では、多くの場合、除去される対象部分は、以上で述べた範囲の上限から約２０ミクロンまでの厚さを有し、除去される実際の厚さは、３〜５ミクロン程度である。したがって、対象部分の除去前に、部品のＣＶＤ−ＳｉＣ表面を、グラインディング、ラッピング、またはポリシングなどの機械的研磨プロセスまたは機械加工プロセスに付すかぎり、機械加工後の表面に高い汚染レベルが存在するので、一般的には、さらなる除去が行われるであろう。対象部分の除去は、酸化−ストリッピングサイクルまたはエッチングサイクルを用いて実施可能であり、たとえば、高純度を達成するのに十分な回数で実施可能である。
【００２９】
一変形形態によれば、不純物レベルをさらに減少させる目的で、対象部分の除去前に追加の加工工程を導入することが可能である。たとえば、ハロゲンガスへの暴露および後続の加工を行う前に、部品を脱イオン（ＤＩ）水などで濯ぐことが可能である。超音波ミキサー／撹拌機などを用いて濯ぎ時に攪拌を行い、さらなる補足の汚染物質除去を行うことが可能である。さらに、濯ぎ溶液は、汚染物質のストリッピングを支援すべく酸性溶液でありうる。
【００３０】
他の選択肢としてまたは濯ぎに追加して、ハロゲン種の暴露の前に部品を酸性溶液などの酸性ストリッピング溶液中に浸漬し、不純物除去のさらなる支援を行うことが可能である。濯ぎおよび／または浸漬の工程は、さらなる加工の前に任意の回数で反復可能である。
【００３１】
以下でさらに詳述される観測深さプロファイリングに基づいて、典型的には、対象部分は、少なくとも約０．２５ミクロン、たとえば、０．３８ミクロン、０．５０ミクロン、さらにはそれ以上の厚さを有する。実際に、対象部分は、最も一般的には少なくとも１．０ミクロン、好ましくは少なくとも約２ミクロン、たとえば約２〜１０ミクロンの厚さを有するが、一般的には２０ミクロン未満である。典型的には、ＣＶＤ−ＳｉＣ層は、約１０〜１０００μｍの範囲の厚さを有し、特定の実施形態は、約８００μｍまで、６００μｍまで、４００μｍまで、または約２００μｍまでの厚さを有する。部品の外表面部分の除去の深さに対応する対象部分の厚さは、一般的には、所望の表面不純物減少を確保すべく、たとえば、不純物含有率をバルクの１，０００倍からバルクの１０倍程度まで、さらにはそれ以下まで減少させるべく、選択される。実際に、表面不純物レベルは、一般的には、対象部分の除去の結果として少なくとも２桁とはいかないまでも少なくとも１桁減少する。
【００３２】
このほかに、明らかであろうが、以上に記載の実施形態は、スパイクまたは富化ゾーンが部分的にさらには完全に除去されるように良好に制御された、部品の外表面不純物含有率からバルク不純物含有率までの最大不純物レベルを達成する。典型的には、外表面不純物含有率からバルク不純物含有率まで延在する外表面部分の初期深さに沿った最大不純物レベルは、バルクの不純物レベルの１．５倍以下、たとえば、バルクの不純物レベルの１．３倍以下、多くの場合、バルクの不純物レベルとほぼ同一（１．０倍）である。
【００３３】
特定の実施形態によれば、以上に記載したように対象部分の除去により外表面部分の表面不純物レベルを減少させた後、さらに減少した不純物レベルを有する外表面部分の局在スキン部分を形成するためにさらなる加工を行う。部品の外表面で終端しかつそれを画定するスキン部分のこの増大された純度レベルは、本明細書中では「裸出」領域または「裸出」ゾーンとして参照される。裸出は、典型的には高温処理により、一般的には部品の外表面上に重畳された堆積層または成長層の存在下で、行われる。特定の一実施形態では、典型的には少なくとも１．０μｍの厚さ、一般的には少なくとも５．０μｍの厚さの比較的厚い犠牲層が存在する。そのような犠牲層は、堆積多結晶性シリコンの形態でまたは堆積酸化ケイ素層として存在可能である。他の選択肢として、高温処理前に成長熱酸化ケイ素を形成する。重畳層のそのような使用は、外表面部分のスキン部分に沿って存在する不純物を「ゲッタリング」するように機能する。このスキン部分は、典型的には、外表面部分の外表面から少なくとも１００ｎｍの深さまで延在する。
【００３４】
不純物を重畳層（本明細書中ではゲッタリング層として参照されることもある）中に移動させる熱処理時、高温でのゲッタリング層中への不純物の溶解性が高いので、不純物は、ＣＶＤ−ＳｉＣ外表面部分からゲッタリング層中に移行する。そうした温度は、典型的には１１５０℃以上、多くの場合１２００℃以上、たとえば１２５０℃以上である。熱処理は、１３００℃以上までさらに拡張することも可能である。以上で述べたゲッタリング層中への不純物の溶解性に関して、Ｆｅの拡散係数は、ＳｉＣ系半導体加工用部品のＦｅ汚染が比較的多く見受けられるので著しく重要である。多結晶性シリコン中のＦｅの拡散係数は、ＣＶＤ−ＳｉＣ中の拡散係数の１０９倍であるので、多結晶性シリコンは、裸出プロセスに特に好適な材料である。熱成長酸化ケイ素をはじめとする酸化ケイ素は、ＣＶＤ−ＳｉＣ中のＦｅの１０２倍である１０−１２ｃｍ２／秒のＦｅ拡散係数を有する。
【００３５】
熱処理は、典型的には、以上で定義したようなハロゲンガスを場合により含有していてもよい不活性雰囲気中で行われる。特定のハロゲンガスとしては、ＨＣｌおよびＣｌ２が挙げられる。他の選択肢として、特に酸化ケイ素の場合、ゲッタリング層中のＦｅなどの不純物の拡散係数を改良するために、不活性ガスをＨ２と組み合わせることが可能である。
【００３６】
他の選択肢の裸出手法では、熱処理時にｉｎ−ｓｉｔｕで重畳層を成長させる。この特定の実施形態では、Ｆｅや他の遷移金属などの不純物をゲッタリングするための金属ゲッターとして機能する規定量のハロゲン化物ガスとのＳｉＣ表面での反応に基づいて裸出を行う。ハロゲン化物ガスは、ＡｒやＮ２などの略不活性雰囲気内に比較的低い分圧で提供される。この場合も、存在可能なハロゲン化物ガスは、以上に記載したとおりであり、特定的には、Ｃｌ２およびＨＣｌを含む。なぜなら、こうして生成される金属塩化物は、金属フッ化物塩と比較してより低い沸点／より高い蒸気圧を有するからである。ゲッタリングハロゲン化物ガスとの反応により生成される金属フッ化物塩としては、ＦｅＣｌ３、ＦｅＣｌ２、ＣｒＣｌ３およびＮｉＣｌ２などの塩が挙げられる。
【００３７】
以上で述べたように、以上の裸出手法は、ｉｎ−ｓｉｔｕ形成層または不動態層、一般的には酸化ケイ素層に基づく。この層は、空気などの酸素含有ガスを熱処理環境中にわずかにブリードさせて、１００Å〜５０００Å程度の厚さ、一実施形態では５００〜１５００Å程度の厚さの酸化ケイ素膜を形成することにより、ｉｎ−ｓｉｔｕで形成される。エアブリーディングは、たとえば、１〜５０ｍＬ／分のレベルで実施可能である。以上に記載の裸出プロセスと同様に、ｉｎ−ｓｉｔｕ層を形成するためのエアブリードを伴う裸出は、以上のプロセスフローに合わせて、高温で、たとえば、１１５０℃以上、１２００℃以上、さらには１２５０℃以上の温度で、実施可能である。同様に、熱処理は、少なくとも４時間、たとえば少なくとも５時間実施可能であり、典型的な熱処理持続時間は、１０〜１２時間程度である。ハロゲン化物の含有率は、典型的には、最小限に抑えられ、かつハロゲンガスの流量および付随する分圧は、一般的には、部品の外表面に拡散する金属汚染物質との反応を可能な状態にして表面の炭化を最小限に抑えるように設定されることに留意されたい。黒鉛化をさらに最小限に抑えるために、ＳｉＣｌｘガスなどのガスを反応ガスに添加するか、または全体的にＳｉＣｌｘ中で実施することが可能である。
【００３８】
薄いｉｎ−ｓｉｔｕ形成酸化物層は、有利には、裸出処理時に部品の外表面を不動態化するように機能する。この役割では、この層は、下に位置するＳｉＣ材料との望ましくない反応たとえば炭化を防止するのに役立ちうる。
【００３９】
典型的には、裸出加工は、以上で述べたように外表面部分の対象部分の除去後に部品に適用される。先行する対象部分除去工程は、スキン不純物レベルをバルク不純物レベルとほぼ同一になるように安定化させるのに十分な回数で行われる。すなわち、裸出前のスキン不純物レベルは、一般的には、外表面部分中のより深い箇所で、一般的には少なくとも３ミクロンの深さで測定されたバルク不純物レベルの９０〜１２０％を有する。以上に記載の裸出プロセスフローを行うことにより、スキン部分を優先的に裸出させて不純物を除去し、不純物レベルをバルクの不純物レベル未満に顕著に減少させることが可能である。
【００４０】
定量的には、裸出は、不純物レベルをバルク不純物レベルの８０％以下に、典型的には７０％以下、６０％以下、５０％以下に、特定の実施形態では４０％以下に、またはバルク不純物レベルよりもさらに低いレベルに減少させるのに有効である。特定の実施形態では、スキン不純物レベルは、バルク不純物レベルの桁数よりも少なくとも完全に１桁低い。次に特定のデータ点について説明する。試験の結果、スキン不純物レベルは、１００ｐｐｂ原子のＦｅ、典型的にはそれよりもさらに低いレベル、たとえば、５０ｐｐｂ原子以下のＦｅ、さらには３５ｐｐｂ原子以下のＦｅに減少することが実証された。実際に、２０ｐｐｂ未満さらには１０ｐｐｂ未満のＦｅレベルを有する次世代超高純度部品を達成しうることが示された。
【００４１】
以上の裸出手法は、不純物の形態のケイ化鉄および遷移金属ケイ化物が溶融によりＳｉＣ含有部品の螺旋位置および／または粒界などの欠陥に沿って急速に拡散する性質を活用する。自由表面への優先的拡散は、以上に記載の固相ゲッタリング手法または気相ゲッタリング手法により達成可能である。いずれの手法でも、ゲッタリングは、種々の不純物種の濃度勾配を形成して外表面への拡散の駆動力を持続するのに有効である。
【００４２】
一特徴によれば、対象部分の除去および後続の裸出処理は、半導体製造環境中で加工用部品の使用前に実施可能である。したがって、以上の工程は、半導体製造環境から離れた別の場所で、たとえば、最終使用者（たとえば、半導体部品製造業者／ウェーハ加工業者）ではなく加工用部品の製造業者により実施可能である。加工用部品は、十分に処理した後、製造環境で直接かつ即座に使用すべく気密性輸送用容器内に梱包可能である。
【００４３】
前処理および後処理が施されたＣＶＤ−ＳｉＣ部品を特徴付けるための特定の測定技術に関して、特に二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）を使用することが可能である。他の技術としては、たとえば、ＧＤＭＳが挙げられる。本明細書中で用いられる場合、バルク不純物レベルは、純度レベルが最初に安定する外表面部分内の深さ、すなわち、不純物レベルが外表面部分のさらに深部まで略一定になる深さでの不純物レベルに対応する。以上のバルク不純物レベルは、下に位置する「汚染した」部品または基板に関連付けられうるより深部の不純物レベルと混同してはならない。したがって、バルク不純物レベルは、外表面（０ｎｍ）位置から一定の低い点に達する不純物レベルの最初の出現に関連付けられる。不純物の検出は、通常、深さに応じた測定不純物レベルの揺動により表されるある程度の変動を伴うことに留意されたい。本明細書中に特に断りのないかぎり、生データが報告されているが、特定の不純物レベルデータ点、特にバルク不純物レベルは、データに基づく不純物含有率の傾向すなわち平滑化データに依拠する。本明細書中に報告された特徴付け研究に基づいて、典型的には３ミクロンの深さで典型的にはバルク不純物レベルに到達することが判明した。したがって、バルク不純物レベルは、約３〜１０μｍの範囲内たとえば３〜５μｍの範囲内の深さで取得可能である。距離に応じた自然の不純物濃度変動が与えられた場合、本明細書の以下で報告されるようなバルク不純物レベルは、以上に述べたように平滑化データ曲線から取得される。すなわち、標準的平滑化に従って、生データの最良あてはめ曲線図から取得される。しかしながら、バルク不純物レベルに到達する特定の深さ値は、外表面部分を形成するために利用される特定のＣＶＤプロセスのプロセス条件、たとえば、使用される特定のツール、使用されるガス、温度、圧力、および他のプロセスパラメーターに依存する可能性がある。
【００４４】
データおよび以下の考察は、いくつかの堆積されたままの状態のＣＶＤ−ＳｉＣサンプルさらには後処理が施されたＣＶＤ−ＳｉＣサンプルで行われた特徴付け研究に焦点をあてたものである。
【実施例】
【００４５】
実施例１
標準的加工を用いて２５ｍｍ×７５ｍｍ×６ｍｍのサイズのＳｉ：ＳｉＣクーポンを作製した。クーポンを希酸中で超音波クリーニングし、ＤＩ水で濯ぎ、そして乾燥させた。クリーニングされたクーポンをＣＶＤ反応器内に装填し、Ｓｉ：ＳｉＣクーポンの表面上に５０〜７５ミクロンの厚さのＣＶＤ膜を堆積させた。コーティング純度に及ぼす装置の影響をさらに理解するために、２つの異なるコーティングシステム（装置Ａおよび装置Ｂ）を用いて複数のコーティング実験を行った。
【００４６】
ＣＶＤ被覆Ｓｉ：ＳｉＣクーポンの表面上の不純物レベルを二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）により分析した。深さプロファイルモードでＣａｍｅｃａ  ３ｆ機器を用いてＯ２＋プラズマによりＳＩＭＳ分析を行った。正確な不純物測定のためにイオン注入ＳｉＣ標準を用いて機器を校正した。良好な検出限界すなわちＦｅでは１ｅ１５原子／ｃｃおよびＣｒでは１ｅ１４原子／ｃｃが可能になるように、分析は、ＦｅおよびＣｒだけに焦点をあてた。また、より高感度かつより低いＦｅ検出限界１ｅ１４原子／ｃｃを有するＳＩＭＳ機器を用いていくつかの実験を行った。特に断りのないかぎり、これ以降に記載される結果は、中間機械加工操作を含まない堆積されたままの状態または除去されたままの状態のＣＶＤ−ＳｉＣを表す。
【００４７】
装置Ａにより加工されたサンプルのＣＶＤ−ＳｉＣ層のＳＩＭＳ分析は、図２に示されるようにバルク値の５００〜１０００倍であるＦｅおよびＣｒの両方の高い表面汚染を示唆する。バルク中のＦｅ濃度は、＜１ｅ１５原子／ｃｃであり、Ｃｒ濃度は、ＣＶＤ−ＳｉＣコーティングに特有な＜１ｅ１４原子／ｃｃである。
【００４８】
図３に示されるように、装置Ｂを用いて堆積されたＣＶＤ−ＳｉＣ層でも、類似の高い表面不純物濃度が観測された。
【００４９】
特徴付けに付された特定のサンプルでは、表面Ｆｅ濃度は、＞１ｅ１８原子／ｃｃであり、ＣＶＤ−ＳｉＣコーティング中０．５ミクロンの深さ以内で＜１ｅ１５原子／ｃｃのバルク値まで低下する。堆積されたままの状態のコーティングの表面上の高不純物濃度の普遍性を検証するために、ＣＶＤ膜の形成に使用した反応ガス中でより多くの不純物を用いてＣＶＤ−ＳｉＣコーティングの第３の試験を行った。図４に示されるように、より高い不純物レベルを有してコーティング上で不純物富化も観測された。表面でのＦｅ濃度は、＞５ｅ１７原子／ｃｃであり、０．６〜０．７ミクロンにわたり４ｅ１６原子／ｃｃのバルクＦｅ濃度まで低下する。
【００５０】
表面での不純物富化の機構は、現時点では十分に理解されていないが、ＣＶＤ−ＳｉＣ堆積プロセス時のＳｉ：ＳｉＣ基板の表面からの不純物移行または冷却時の膜の内部から表面へのＦｅ偏析に関連する可能性がある。
【００５１】
装置Ａを用いて２つの異なるタイプのＣＶＤ−ＳｉＣコーティングを作製し、クリーニング処理のために標準的コーティングおよびより低純度のコーティングを選択した。クーポンをＣＶＤ被覆カンチレバーパドル上に装填し、ＳｉＣプロセスチューブおよびクリーニングされた石英バッフルを備えた拡散炉に入れた。
【００５２】
１０％までのＨＣｌガスを有する流動Ｏ２中で６〜１４時間にわたり９５０〜１３５０℃でクーポンを酸化した。酸化物の厚さの約０．４５〜０．６０倍、名目上０．５倍に対応するＣＶＤ−ＳｉＣの対象部分を消費することによりＣＶＤ−ＳｉＣ表面上での厚い熱酸化物の成長を可能にするように、熱処理条件を選択した。酸化プロセスは、Ｆｅなどの遷移金属不純物をＣＶＤ−ＳｉＣ上の酸化物層中に濃縮するのに役立つ。ＨＣｌガスは、成長酸化物の表面上の不純物を揮発させるのに役立つが、ＨＣｌ処理は、成長酸化物層内に捕捉された金属を有意に除去するとは考えられない。全プロセスは、ＳｉＣ＋３／２Ｏ２（ｇ）＝ＳｉＯ２＋ＣＯ（ｇ）の反応によりＣＶＤ−ＳｉＣ層の汚染された対象部分を消費してＳｉＯ２を形成する。
【００５３】
酸化物層内のバルク不純物を除去するために、ＨＦ−ＨＣｌ混合物（１：１酸混合物）を用いて酸浴中で酸化物層をストリッピングした。得られた表面不純物濃度を図５に示す。
【００５４】
ＳＩＭＳ分析は、表面Ｆｅ濃度が、初期ＣＶＤ−ＳｉＣクーポン上の＞５ｅ１７原子／ｃｃから、クリーニングされたクーポン上の＜５ｅ１６原子／ｃｃに減少し、クリーニングにより１０倍の改良がなされることを示唆する。バルク不純物濃度は、＜１ｅ１５原子／ｃｃで一定に保持された。クリーニングサイクルにより表面不純物濃度は減少したが、表面不純物濃度は、依然としてバルクの５０倍であった。したがって、表面のＦｅ濃度をさらに減少させるために、追加のクリーニングサイクルを行った。２回目のクリーニングサイクルの効果は、検出限界の問題および分析のノイズが原因で、ＳＩＭＳを用いて定量できなかった。したがって、表面不純物レベルとバルク不純物レベルとの間のわずかな差を識別するのに役立てるべく、より多くの不純物を有するＣＶＤ−ＳｉＣサンプル（図４に示される）を用いてクリーニングサイクルを反復した。
【００５５】
標準的ＣＶＤ−ＳｉＣサンプルと同様に、より低純度のＣＶＤ−ＳｉＣサンプルをクリーニングした。最初に、１０％までのＨＣｌガスを有する流動Ｏ２中で６〜１４時間にわたり９５０〜１３５０℃でクーポンを酸化させて酸化物層を成長させ、続いて、これをＨＦ−ＨＣｌ溶液によりストリッピングした。クリーニングサイクルをもう一度反復してＣＶＤ−ＳｉＣ表面中のより深部の材料を除去することにより、Ｆｅ富化表面層を除去した。
【００５６】
２回のクリーニングサイクル後のクーポンのＳＩＭＳ分析結果を図６に示す。２回のクリーニングサイクルは、汚染表面層を完全に除去するのに有効であった。また、表面不純物濃度は、バルク不純物濃度に類似している。
【００５７】
さらにまた、図７により実証されるように、本明細書中に記載の技術は、表面の不純物レベルをバルク不純物レベル以下に、すなわち、バルク不純物レベルにほぼ等しいかまたはそれ未満のレベルに減少させるように、実施可能である。たとえば、図７に示されるように、最初の２回のクリーニングサイクルの後、さらに２回のクリーニングサイクルを行ってもそれ以上純度の改良はなされなかった。
【００５８】
実施例２
６ｍｍ×１８ｍｍ×３ｍｍのサイズのＳｉ：ＳｉＣクーポンを機械加工して平滑表面を提供し、次に、標準的な加工を用いて作製を行った。クーポンを希酸中で超音波クリーニングし、ＤＩ水で濯ぎ、そして乾燥させた。クリーニングされたクーポンをＣＶＤ反応器内に装填し、Ｓｉ：ＳｉＣクーポンの表面上に２５〜３５ミクロンの厚さのＣＶＤ膜を堆積させた。クーポンがＣＶＤ反応器内に保持される領域の近傍のいずれの薄肉コーティングをも十分に密封するために、２０〜３５ミクロンの厚さのＣＶＤ膜でＣＶＤ被覆サンプルに再被覆した。２０ｐｐｂの通常Ｆｅ濃度および５００〜９００ｐｐｂの高Ｆｅ濃度のＣＶＤ−ＳｉＣ膜を有するクーポンをクリーニング試験のために作製した。
【００５９】
クーポンをＣＶＤ被覆カンチレバーパドル上に装填し、ＳｉＣプロセスチューブおよびクリーニングされた石英バッフルを備えた拡散炉に入れた。
【００６０】
最初に、１０％までのＨＣｌガスを有する流動Ｏ２中で６〜１４時間にわたり９５０〜１３５０℃でクーポンを酸化させて酸化物層を成長させ、続いて、これをＨＦ−ＨＣｌ溶液によりストリッピングした。Ｆｅ富化表面層の完全除去を確保するために、クリーニングサイクルを６回反復し、図８に示されるように、Ｆｅ富化層の除去をＳＩＭＳ分析により確認した。
【００６１】
クリーニングされたクーポンをＣＶＤ被覆カンチレバーパドル上に装填し、ＳｉＣプロセスチューブおよびクリーニングされた石英バッフルを備えた拡散炉に入れた。
【００６２】
１０ｖｏｌ％までのＨＣｌと共に５〜１０ＳＬＰＭで流動するＡｒ中で６〜１４時間にわたり１０００〜１３００Ｃでクーポンを熱アニールした。裸出は、金属不純物が表面に拡散し、続いてＨＣｌと反応して金属ハロゲン化物を形成することにより除去されることに基づく。ＣＶＤ−ＳｉＣ膜を分解することなく遷移金属および遷移金属ケイ化物をガス状金属塩化物の形態に気化させるのに適切な塩素雰囲気を確保するように、処理条件を選択した。それに加えて、Ｆｅの拡散係数（１０−１４ｃｍ２／秒）が小さいので、２００〜２５０ｎｍの最小裸出深さを達成するのに、長いアニール時間を必要とする。また、少量の空気を雰囲気中にブリードさせて、酸化物層の形態でクーポン上に薄い不動態層を形成することにより、ＣＶＤ−ＳｉＣのＨＣｌ攻撃をさらに制限することも可能である。空気の添加はＳｉＣの安定性に有益であるが、過剰の空気流は、酸化物層を厚くしすぎたり、不純物の拡散を阻害したり、裸出有効性を低下させたりする可能性がある。したがって、酸化物層の厚さをＣＶＤ−ＳｉＣ表面上で５００〜１５００Åに制限した。
【００６３】
Ａｒ＋ＨＣｌガス中で処理した後のクリーニングされたサンプルのＳＩＭＳ分析結果を図９に示す。Ｆｅ濃度は、表面での３Ｅ１４原子／ｃｃからバルク中の２．２Ｅ１６原子／ｃｃまで約１／１００に減少する。低Ｆｅ表面領域は、表面から２１５ｎｍの深さまで延在する。低Ｆｅ表面は、「裸出ゾーン」として参照される。
【００６４】
また、低Ｆｅ純度サンプルに関連して記載したのと類似したプロセスを用いて、通常Ｆｅ純度サンプルもクリーニングした。ＨＣｌ中で酸化を行う初期クリーニング工程に続いてＨＦ酸クリーニングを行った後のサンプル中のＦｅ濃度は、機器の検出限界未満である。したがって、表面の裸出ゾーンをＳＩＭＳ分析により検出することができなかった。しかしながら、通常Ｆｅ純度サンプルは、バルク未満のＦｅ濃度を有する表面に類似の「裸出ゾーン」を有すると予想されうる。
【００６５】
比較例３
６ｍｍ×１８ｍｍ×３ｍｍのサイズのＳｉ：ＳｉＣクーポンを機械加工して平滑表面を提供し、次に、標準的な加工を用いて作製を行った。クーポンを希酸中で超音波クリーニングし、ＤＩ水で濯ぎ、そして乾燥させた。クリーニングされたクーポンをＣＶＤ反応器内に装填し、各コーティングの厚さが２５〜３５ミクロンであるＣＶＤ膜で２回被覆した。５００〜９００ｐｐｂの高Ｆｅ濃度のＣＶＤ−ＳｉＣ膜を有するクーポンをクリーニング試験のために作製した。
【００６６】
クーポンをＣＶＤ被覆カンチレバーパドル上に装填し、ＳｉＣプロセスチューブおよびクリーニングされた石英バッフルを備えた拡散炉に入れた。
【００６７】
１０ｖｏｌ％までのＨＣｌと共に５〜１０ＳＬＰＭで流動するＡｒ中で６〜１４時間にわたり１０００〜１３００Ｃでクーポンを熱アニールし、同一雰囲気の流動ガス中で冷却した。また、少量の空気を雰囲気中にブリードさせて、酸化物層の形態でクーポン上に薄い不動態層を形成することにより、ＣＶＤ−ＳｉＣのＨＣｌ攻撃をさらに制限することも可能である。
【００６８】
Ａｒ＋ＨＣｌガス中で処理した後のクリーニングされたサンプルのＳＩＭＳ分析結果を図１０に示す。表面近傍のＦｅ濃度は、堆積されたままの状態のＣＶＤ中の２Ｅ１８原子／ｃｃからＡｒ＋ＨＣｌガス中で処理されたサンプル中の１Ｅ１７原子／ｃｃ未満まで減少する。それに加えて、最大Ｆｅ濃度もまた、１／２に減少する。したがって、薄い裸出ゾーンは、２００ｎｍの深さで形成され、その後、Ｆｅ濃度は増大する。Ｆｅ濃度は、最終的に、材料のバルク中の５Ｅ１６未満のバルク不純物レベルまで低下する。金属の拡散速度が遅いので、ＣＶＤ−ＳｉＣ内への侵入深さは、＜０．４ミクロンであり、Ａｒ＋ＨＣｌ中での直接的熱アニールは、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜の最初の２００ｎｍをクリーニングするのに有効である。したがって、有効な裸出処理では、裸出処理前にＦｅ富化不純物プロファイルを除去することが重要である。
【００６９】
また、低Ｆｅ純度サンプルに関連して記載したのと類似したプロセスを用いて、通常Ｆｅ純度サンプルもクリーニングした。ＨＣｌ中で酸化を行う初期クリーニング工程に続いてＨＦ酸クリーニングを行った後のサンプル中のＦｅ濃度は、機器の検出限界未満である。したがって、表面の裸出ゾーンをＳＩＭＳ分析により検出することができなかった。しかしながら、通常Ｆｅ純度サンプルは、バルク未満のＦｅ濃度を有する表面に類似の「裸出ゾーン」を有すると予想されうる。
【００７０】
以上に基づいて明らかであろうが、特定の実施形態は、外表面不純物レベルを減少させる能力、特定的にはスキン不純物レベルをバルクの不純物レベル程度まで減少させる能力を有する対象部分の除去が組み込まれたプロセスフローに依拠する。次に、後続の裸出加工は、不純物レベルを顕著に減少させた部品の外表面の局在レジームを作製するのに有効である。以上の裸出手法は、典型的には、不純物を部品の表面に移動させる不純物レベル濃度勾配を形成するのに有効な手法である固相ゲッタリング機構または気相ゲッタリング機構に依拠する。
【００７１】
以上の実施例は、部品の外表面から２００ｎｍ程度の深さまで延在する裸出ゾーンを記述したものである。高温アニールの滞留時間を延長することにより、たとえば、３００ｎｍ、４００ｎｍ、または５００ｎｍの深さまで、さらに延在する裸出を達成することが可能である。たとえば、２４時間までアニールを延長すれば、２５０ｎｍ以上延在する裸出ゾーンが達成されると予想される。延在する裸出ゾーンはまた、アニール温度を増加させることにより、たとえば、１３００℃まで増加させることにより達成することも可能であり、これにより、３５０ｎｍ以上の裸出深さが達成されるはずである。このほかに、延在する裸出ゾーンはまた、ＨＣｌガスフローを増加させることにより達成することも可能である。そのような場合、以上に記載のスキン不純物レベルは、１００ｎｍを超えて延在し、２００ｎｍ以上まで延在可能であるかまたは他の実施形態では３００ｎｍ以上および４００ｎｍ以上まで延在可能である。
【００７２】
米国特許第６，２７７，１９４号明細書に記載のプロセスのように、半導体グレードの部品の不純物レベルを減少させる従来の試みが存在していることに留意されたい。そこでは、ゲッタリング層は、炭化ケイ素で形成可能な部品上に堆積される。しかしながら、米国特許第‘１９４号明細書に記載のプロセスは、本発明の実施形態により達成される裸出領域を形成するのに有効でない。米国特許第‘１９４号明細書に記載の一般化されたプロセスフローは、不純物レベルを全体的に減少させるのに十分でありうるが、本明細書中の実施形態に係る注目すべき定量可能な裸出領域を達成することができない。この裸出領域は、特に、以上に記載の実施形態によれば、バルク不純物レベル未満のＣＶＤ−ＳｉＣ材料の不純物レベルを有する。同様に、種々の実施形態に従って以上に記載したように、クリーニングサイクルは、複数回反復される場合でさえも、裸出ゾーンを形成するのに有効でなく、単独では不純物減少の向上を達成しない。
【００７３】
以上に開示された主題は、例示的なものとみなされるべきものであり、限定的なものとみなされるべきものではない。また、添付の特許請求の範囲は、本発明の範囲内に含まれるすべてのそのような変更形態、拡張形態、および他の実施形態を包含するものとする。したがって、法律により許容される最大限まで、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲およびその均等物の最広義の許容可能な解釈により決定されるべきものであり、以上の詳細な説明により拘束も限定もされないものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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